毕业设计 8.docx
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毕业设计8
1.前言
食品的基本功能之一是其营养性，牛乳正是因营养丰富而受到消费者的欢迎，牛乳中含有丰富的脂肪、蛋白质、糖类、和其它各种营养成分。
牛乳作为一种“近乎完美”的食品，其营养价值也越来越受到人们的重视。
通常就加工乳制品而言，热处理强度越大，营养成分损失越多。
巴氏杀菌乳简称巴氏乳，以新鲜生牛乳为原料，经过离心净乳、标准化、均质、杀菌、冷却灌装而成。
巴氏杀菌的目的在于杀灭牛乳中致病菌，同时又能最大限度地保留住牛乳的营养物质和纯正口感。
乌鲁木齐市冷链系统较为完善，且交通便捷，适宜大力提倡与推广巴氏杀菌乳。
在冷链系统不完善或缺乏冷链系统的地区，尤其是广大农村地区，适宜以常温乳形式销售。
但随着我国经济条件不断改善，冷链逐步推广完善，以及人们对牛乳营养知识的提高，毫无疑问，巴氏杀菌乳的消费比例将稳步提高。
现在我国巴氏杀菌乳消费比例相当于发达国家20年前的水平，发展的空间和市场还很大。
相信在大家的共同努力下，巴氏杀菌奶会成为中国液态乳市场的主导力量，因为天然、新鲜、营养是人们选择食品的首要原则。
2.本设计的设计依据
一．根据新疆大学生命科学与技术学院食品科学与工程系所下达的设计任务书
二．根据新疆现有的资源，充分开拓市场，以获得良好的经济效益
三．本设计参考食品工厂设计.，食品工艺学，乳品技术装备，中国乳品工业，食品科学的等书籍为参考资料。
3.设计思想
我国正在进行西部大开发战略，对西部各省放行优惠政策和财政支持，大力开发西部丰富的资源，充分发挥西部的资源优势，大力发展西部经济。
利用这种有利的环境，进行大的建设。
新疆地处祖国的最西部，面积大，资源较为丰富，有很好的资源优势，特别是新疆有广阔而美丽的大草原，新疆各地都有数量众多的牛羊饲养。
加上新疆的污染较为轻，所以牛羊的品质都非常好，特别是牛奶的脂肪含量高。
品质优良，非常有利于生产质高味美的产品。
4.厂址的选择
4.1厂址选择的原理
厂址选择得当与否，直接影响工农关系，城乡关系，并影响基建速度，投资费用及投产后生产成本等，对于职工的劳动环境，厂区的卫生条件，产品的质量也都有影响，所以选择厂址时必须认真仔细和慎重。
根据以上的原则以及我公司产品的特点，选择厂址时需要考虑以下问题：
1、奶源必须在奶源充足的地方建厂；
2、水源和排水必须有充足的水源，地形和地势要利于排水，排放的废水要符合环境法；
3、动力和能源厂址周围要靠近供电线路和能源产地；
4、交通运输牛奶厂运输量较大，便利的交通运输是十分必要的；
5、周围环境厂区周围不得有化工类企业，高粉尘类企业以及其他重污染企业；
6、销售区域乌鲁木齐市以及周围地州，条件成熟时销往中亚地区。
工厂计划建于乌鲁木齐市经济技术开发区，因为这里已经有一批食品企业，污染比较小，其次这里离市区较近便于销售，乌鲁木齐本身就是一个大的消费市场。
乌鲁木齐具有良好的交通运输条件，高速公路，铁路以及省道贯穿非常有利于运输。
乌鲁木齐的能源和工业基础设施也较为完善。
市郊的昌吉，乌鲁木齐县，米东区适合做奶源地的建设，所以本公司计划在上述地区兴建15个收奶站。
和农户签定好收奶协议，按时收购保证不因原料供给不足而停产。
各收奶站配备制冷设备和牛奶冷却设备，使牛乳冷却到4℃以下。
每个收奶站每天早晨收购一次牛奶。
收购好的牛奶用奶槽车立即运往公司进行处理
4.2自然环境
乌鲁木齐属温带半干旱大陆性气候。
1月平均气温-15.2℃，7月～8为25.7℃；年降水量342.9毫米。
年日照时数2500—3000小时，无霜期约150—190天。
全年以西北风向为主。
总体看来乌鲁木齐气温偏底、降水量少。
这对乳品的原料、成品存放及生产加工都有好处。
5.产品方案及班产量的确定及说明
5.1产品方案的确定及说明
产品方案又称生产纲领。
它实际上就是食品工厂准备全年生产哪些品种和各产品的数量、产期、生产班次等计划安排。
设计上的年产量就是生产能力，或生产规模。
工厂生产规模的确定正确与否直接影响到工厂投产后的经济效益。
同时它也是工艺设计中主要的计算基础，确定设备的大小，车间布置，面积的大小，劳动人员的定员等。
在安排产品方案时，应尽量做到“四个满足”、“五个平衡”。
“四个满足”是：
（1）满足主要产品产量的要求；
（2）满足原料综合利用的要求；
（3）满足淡旺季平衡生产的要求；
（4）满足经济效益的要求。
“五个平衡”是：
（1）产品产量与原料供应量应平衡；
（2）生产季节性与劳动力应平衡；
（3）生产班次要平衡；
（4）设备生产能力要平衡；
（5）水、电、汽负荷要平衡；
5.2产品方案
表2日处理400吨鲜乳中型乳品厂的产品方案
产品名称
年产量
日产量
1月
2月
3月
4月
5月
6月
7月
8月
9月
10月
11月
12月
巴氏消毒乳
24000吨
80吨
UHT乳
12000吨
40吨
酸乳
12000吨
40吨
配方乳
66000吨
220吨
冰淇淋
6000吨
20吨
注：
生产年工作日以300D计算
表2日处理80吨鲜乳巴氏消毒乳生产线的产品方案
产品名称
年产量
班产量
1月
2月
3月
4月
5月
6月
7月
8月
9月
10月
11月
12月
全脂消毒奶
15000t
50t
VA强化消毒奶
4800t
20t
VD强化消毒奶
3000t
10t
果汁消毒奶
2400t
20t
注：
本厂的主要设计对象为全脂消毒奶，所以这里就全脂消毒奶的产量加以说明。
全脂消毒奶生产年工作日以300D计算,每天一班,班产量50T,年产量为：
360×50T＝15000T
6.产品工艺的确定及论证
6.1全脂消毒奶的生产工艺流程
原料乳
↓
预处理
↓
标准化
↓
预热
↓
均质
↓
巴氏杀菌（75℃，15s）
↓
冷却（4℃）
↓
包装
↓
装箱
↓
冷藏（0～4℃）
6.2工艺论证
6.2.1原料乳验收：
制造优良的乳制品，必须选用质量优良的原料乳。
根据国家标准规定：
凡感官指标合格，相对密度，脂肪和全乳固体符合一级品要求，酸度，细菌总数符合特级品要求，汞含量<0.01mg/kg者方可作为加工消毒牛乳的原料乳。
原料乳验收时，主要根据感官检验，理化性质，微生物性质三个方面加以控制。
感官检验：
正常牛乳的色泽应呈乳白色或稍带黄色，具有新鲜牛乳固有的香味，无其他味，组织状态呈现均匀的胶态流体，无沉淀，无凝块，无杂质和异味等。
生鲜牛乳理化指标是：
项目
特级
项目
特级
蛋白质%>=
2.95
杂质度/（mg/kg）<=
4
脂肪%>=
3.10
汞（以汞计）/（mg/kg）<=
0.01
相对密度（20℃/4℃）>=
1.0280
酸度（以乳酸表示）%<=
0.162
微生物也要符合特级品要求。
6.2.2预处理：
原料乳的及时预处理具有很大的意义。
在没有严格遵守卫生条件下挤奶时，乳容易被粪便、饲料、毛和蚊蝇等所污染。
因此原料乳必须及时进行预处理。
原料乳的预处理是由过滤和净化两个部分组成的。
6.2.3过滤：
使用过滤器应考虑如何扩大过滤面积。
牛乳含脂肪率在4%以上时欲使其流速加快，必须将牛乳温度提高到40℃左右，但不可超过70℃，含脂肪率4%一下时，温度如果在4~15℃的低温过滤时，则要降低流速，不加以异常的压力，在正常过滤情况下，过滤进口与出口之间的压力差应保持68.6kpa以内。
如果压差过大，则会将杂质由于过压而通过过滤布，通常称为“跑滤”。
处理大量乳时最好，以免更换滤布时中断操作。
当然也要注意滤布的清洗和消毒，不要使滤布成为细菌和杂质的污染来源。
本厂处理量比较大，所以我认为应选用两台双联过滤器交替使用来进行过滤。
一般双联过滤器的每一个筒可以连续过滤5000~10000L牛乳，之后清洗一次滤布，具体要依原料乳杂质的情况而定。
6.2.4净化：
原料经过数次过滤后，虽然出去了大部分杂质，但是，乳中还混有一些极微细的杂质，如牛舍空气中的尘埃，牛体细胞碎片，白血球，不能由一般的过滤方法除去，需要利用离心式净乳机来净化。
老式分离机操作时须定时停机，拆卸和排渣。
新式分离机多能自动排渣。
工作时，利用液压作用分离钵低盘向上托起，使排渣孔开放，利用离心力作用排除沉渣。
每次开启排渣的时间甚短，约15s，然后自动关闭。
根据乳中杂质的多少，可以调节排渣口开启的频率。
一般约为60min开启排渣一次。
6.2.5原料乳标准化：
原料乳中的脂肪和非脂乳固体的含量随乳牛品种、地区、季节和饲养管理等因素不同而有很大的差别。
因此，必须对原料乳进行标准化。
如果原料乳中脂肪含量不足，则添加稀奶油或分离去一部分脱脂乳，当脂肪含量过高时，则可添加脱脂乳或提取一部分稀奶油。
标准化后的标准化乳的脂肪含量为3%。
6.2.6预热：
均质温度太低时，脂肪球也有可能发生再聚集现象，均质前应将乳进行预热。
预热温度为50~60℃.
6.2.7均质：
生产消毒乳均质的目的就是打碎脂肪球，防止脂肪上浮，使其成微细状态均匀一致的分布在乳中。
否则，乳脂肪沉积在包装的角落和边上，形成乳脂层，影响消毒乳的外观；另外经均质后的牛乳脂肪球直径变小，口感细腻，易于消化。
消毒乳生产中奶的均质可以是二级均质，也可以是一级均质。
在许多乳品厂仅使用一级均质。
这是因为一级均质只需一台小型均质机从经济和操作都有利，但通常易发生脂肪球附聚现象，对乳的长期保存不利。
二级均质是让物料连续通过两个均质阀头，将粘在一起的小脂肪球打开。
二级均质的目的是使一级均质后重新结合在一起的小脂肪球打开，从而提高均质效果使用二级均质时，第一级均质机的压力为17~21Mpa，第二级均质机的压力为3.5~5.0Mpa。
均质温度控制50~65℃。
这样可以阻止新形成的脂肪球再次聚集。
所以应进行二级均质。
6.2.8巴氏杀菌：
目前乳品厂所采用的巴氏杀菌方法主要包括低温长时巴氏杀菌法，高温短时巴氏杀菌法，超巴氏杀菌法。
而所有这些热处理杀菌都是通过热交换方式进行的。
低温长时杀菌：
这是很久以来一直沿用的巴氏杀菌法，具体杀菌条件为62~65℃，并在此温度下保持30min，故又称保持式杀菌法。
即用蒸汽或热水（66~77℃）使牛乳温度徐徐上升，到所规定的温度，停止加热，保持规定温度，维持30min后，用冷水尽快冷却。
杀菌过程一定严格控制温度和时间。
此法一般都为分批间歇式。
该法的特点是：
简单，方便，杀菌效果达99%，致病菌完全被杀死。
缺点是：
1.不能杀死嗜热，耐热性细菌及孢子，乳中存在的一些酶也没有被钝化；2.设备宏大杀菌时间长，处理量低费时，费力，能耗大，不宜循环利用。
因此这种方法目前很少使用。
超巴氏杀菌：
超巴氏杀菌的温度为125~138℃，时间2~4s，然后将产品冷却到7℃储存，即可使保质期延长至40d甚至更长。
但超巴氏杀菌温度在高，时间再长，它仍然与超高温灭菌有根本的不同点。
首先，超巴氏杀菌产品并非无菌灌装；其次，超巴氏杀菌产品不能在常温下储存和分销；第三，超巴氏杀菌产品也不是商业无菌产品。
但它缺点是：
原料乳质量不良（如酸度高，盐类不平衡）则易形成软凝块，在杀菌器内挂乳石等，故原料的质量必须充分注意。
高温短时巴氏杀菌法：
即采用75℃/15s的杀菌方法，此法可以在短时内处理大量牛乳。
它可随设备条件的不同而实现升温，杀菌，冷却安排在同一台设备中，充分利用热能，降低燃料消耗。
该法的特点是：
1.杀菌效果好，残存菌主要是耐热性乳酸杆菌和芽孢杆菌，其他细菌几乎全部杀灭；2.占地少，处理量大，连续化生产，节省热源，成本低；3.可于密闭条件下进行操作，减小污染的机会；4.加热时间短，营养成分损失少，乳质量高，风味有浓厚感，无焖煮味；5.可与CIP（原地无拆卸循环清洗系统）清洗配套，省劳动力，提高效率；6.温度控制检测系统要求严格（仪表要准确）。
故应进行采用高温短时杀菌，它不仅杀菌效果好，因时间短而营养损失小，还有其他特点都符合现代工业生产。
6.2.9冷却：
杀菌后的牛乳立即冷却至4℃以下。
杀菌后的高温牛乳先进入预热阶段，跟进入的冷牛乳进行热交换，使前者得以降温冷却，后者得以升温预热，在该段的热交换中，热量得以回收利用。
经过预热段降温后的杀菌乳进入冷却段，进行最后的冷却。
该段使用冰水作为冷却介质，将杀菌乳冷却至4℃以下。
6.2.9包装：
消毒乳的包装有两种基本形式：
一种是采用多次回收使用的容器，如玻璃瓶，硬质塑料桶，另一种是采用一次性使用的容器，如塑料袋。
由于玻璃瓶是一种较重和回收利用的包材，对乳制品和食品零售来说，玻璃瓶的存放和清洗是个大问题。
而塑料袋包装是一次性，比较方便。
所以下面主要说明塑料袋包装。
塑料经紫外线灯杀菌后，通过成型器被卷成套，由电极加热器加热封住纵接缝口并立即用冷水冷却。
然后进入成袋器封住低口，装奶，封住上口。
连续生产时，前袋的上口同后袋的低口一次封接，最后被切断，落至传送带，装入纸箱或塑料条筐入库冷藏。
6.2.11装箱：
包装后的消毒乳通过传送带送入集装箱。
6.2.12冷藏：
冷藏是消毒乳加工的最后工序。
装箱后的消毒乳，再由手动或电动车送入冷库做销售前的暂存。
冷库的一般温度为0~4℃。
储存期1~2d。
7.设备的清洗
清洗步骤
清洗时间
预冲洗（软化水或者回收水）
5min
碱循环（温度70℃、浓度1.5%）
15min
中间冲洗（软化的冷水或者回收水）
3min
酸循环（温度60℃、浓度0.8%）
10min
最后的冲洗（冷水）
5min
热水杀菌（85℃）
10min
8.产品物料衡算
物料衡算包括该产品的原辅料和包装材料的计算。
通过物料计算可以确定各种主要物料的采购运输量和仓库贮存量，并对生产过程中所需的设备和劳动力定员及包装材料的需要量提供计算依据。
物料计算的基本资料是技术经济定额指标，而技术经济定额指标又是各工厂在生产实践中积累起来的经验数据。
8.1物料计算标准
依据原料利用率来计算
8.2物料计算
本设计为日处理80吨巴氏消毒乳生产车间的设计。
本车间主导产品是50吨/班的全脂消毒乳。
故全脂消毒乳的物料衡算为例，进行说明。
50吨的原料乳经过预处理工序段后稍有损失。
损失以0.1%计。
可算得标准化前牛乳量为
50-50×0.1%=49.95（吨）
牛乳在经过标准化工序段后的损失以0.03%计.
可算得杀菌前牛乳量为:
49.95-49.95×0.03%=49.9350
牛乳在经过杀菌,输送,均质等后续工段后稍有损失,损失以经验数据0.05%计。
可算得包装前牛乳量为:
49.9350×（100%-0.05%）＝49.9280（吨）
消毒乳在包装前还会有少量损失,损失以0.5%计.
可算得实际用于包装的全脂消毒乳量为:
49.9280×（100%-0.5%）＝49.6784（吨）
包装材料的计算:
巴氏消毒乳的包装规格定为220g/袋，则每日所需包装材料计为:
49.6784×106÷220＝225811袋
包装材料的计算：
每袋的长度按0.2m来计算
225811×0.2=45163m
全脂消毒乳生产的物料关系表示如下：
经预处理工段损耗0.1%
剩余49.95吨
↓
经标准化工段损耗0.03%
剩余49.9350吨
↓
经均质，输送等共损失0.05%，剩余49.9280吨
↓
经包装工段损耗0.5%剩余49.6784吨
↓
需要包装材料数量为
（220g/袋）
225811袋（即包装材料45163m）
根据数据可计算出一个月为生产全脂巴氏消毒奶所需要的原料乳和包装材料，它们分别为：
原料乳为50×30=1500吨；
包装材料是45163×30=1354890m。
9.主要生产设备选型设计
设备选型既是保证产品质量的关键和体现生产水平的标准，又是工艺布置的基础，并且为动力配电，水汽用量计算提供依据。
设备选型的依据是每一个品种单位时间产量的物料平衡情况和设备生产能力。
由于本设计着重于酸奶车间的设计，所以只列出该车间的设备。
本车间每天处理原料奶量为80吨，每天生产一个班，班产量为80t/班。
两个生产线来完成每天的任务，每生产线的班产量为40吨。
每天50分钟左右对设备进行请洗，真实的生产时间7小时左右。
根据这些我们可以计算出我们所需要设备的生产能力。
即板式杀菌机的处理能力为40吨/7小时=5.72吨/小时。
均质机，奶泵的生产能力也是5.72吨/小时。
灌装机的生产能力为40000kg/0.220kg=181819袋，181819袋/7小时=25675袋/小时。
所以根据这些数据来设备选型。
9.1主要生产设备
9.1.1贮奶设备
型号:
ZHNG-40
容量:
40吨
电动机功率:
1.1kw
外形尺寸mm：
2392×2392×2167
数量:
1个
型号：
ZHNG-40
容量:
20吨
电动机功率:
1.1kw
外形尺寸mm：
2392×2392×2167
数量:
2个
9.1.2过滤器
型号：
XMP-24
过滤能力：
6000L/h
外形尺寸mm：
500×500×950
数量：
2个
9.1.3牛奶净化机
型号：
MRPX418HGV
净化能力：
6000L/h
电动机功率:
2kw
外形尺寸mm:
750×455×876
数量:
2个
9.1.4牛奶分离机
型号:
MRPX314SGV
分离能力:
6000L/h
电动机功率:
1.5kw
外形尺寸（长×宽×高）mm:
680×488×915
数量:
2个
9.1.5均质机设备
所选设备规格为：
第一级均质机
型号:
GGJB—Z408
理量：
6000L/h
压力：
20Mpa
温度：
55-65℃
功率：
5KW
外型尺寸（mm）：
1380×1180×1300
第二级均质机
型号:
GGJB—Z401
理量：
6000L/h
压力：
5Mpa
温度：
55-65℃
功率：
5KW
外型尺寸（mm）：
1380×1180×1300
本机处理量可以调节，如果生产有波动，可以据处理量自行调节。
9.1.6平衡罐
型号：
NX-B20
外形尺寸（mm）：
1050×1050×1300
9.1.7板式换热杀菌器
型号：
BP2-sh-25
生产能力：
6000L/h
传热面积：
35㎡
热回收系数：
85%
蒸气消耗量：
120kg/h
传热板组合：
杀菌段4×3/12×1
热回收段4×9/4×9
冷却段4×3/6×2
消毒乳出口温度：
4℃
外形尺寸mm：
3745×753×1534
9.1.8WB6/30离心式卫生奶泵
型号:
WB6/30
流量：
6000L/h
吸取物料温度（℃）70-80
最小允许气蚀量2.7m
允许吸上真空度72kpa
扬程30m
功率2.2kw，
进出口管径50mm/40mm
外形尺寸：
600×400×500mm
9.1.9自动袋装机
规格为：
型号:
M-140
生产能力:
450袋/min
功率:
2.05kw
外形尺寸（长×宽×高）mm:
2545×945×1255
9.1.10输送带
型号：
LH3A20
功率：
1.2kw
外形尺寸（长×宽×高）mm:
2883×945×500
指标
序号
设备名称
规格型号
生产能力
功率
台数
1
卫生奶泵
WB6/30
6000L/h
2.2kw
4
2
第一级均质机
GGJB—Z408
6000L/h
5kw
2
3
第二级均质机
GGJB—Z401
6000L/h
5kw
2
4
平衡罐
NX-B20
——
——
4
5
板式换热杀菌器
BP2-sh-25
6000L/h
——
2
6
自动袋装机
M-140
450袋/min
2.05kw
2
7
输送带
LH3A20
1.2kw
2
9.2设备清单
10.劳动力的计算
劳动力定员的多少，是企业在投产后，全面达到设计指标和正常操作管理水平的标志，根据劳动力定员与计划产量相比较，可以得到劳动生产率。
这是技术经济分析的一个重要标志，也是进行生产或生产成本计算中的一个重要组成部分。
在食品工厂的设计中劳动力的计算是很重要的，若劳动力定员过少，会使投产后生活设施不足，工人超负荷工作，从而影响生产的正常进行，定员过多，又会造成资源浪费，加大生产成本。
10.1劳动力定员的组成
工段
人数
工种
工段
人数
工种
杀菌
2
员工
均质
2
员工
灌装
2
员工
装箱
10
员工
调配
2
员工
检验
2
员工
搬运
6
员工
总计
26人
注：
人员配置不是本设计的重点，故没有做详细介绍。
11.车间内部水，电，汽用量的估算
本设计中水，汽的估算采用“单位产品耗水耗汽定额”来估算。
因为本厂生产的产品多,而本设计主要侧重于全脂巴氏消毒奶。
只能采用估算方法。
根据我国部分乳制品厂的调查统计，生产巴氏消毒奶,耗水量为10t/t成品；耗汽量为1.5t/t成品
则本厂巴氏消毒奶生产车间日耗水量为:
10×80＝800t
则本厂巴氏消毒奶生产车间日耗汽量为:
1.5×80＝120t
由计算可得本厂巴氏消毒奶生产车间日耗水量为500t/t成品,日耗汽量为120t/t成品.
巴氏消毒奶生产车间耗电量的计算
贮奶罐:
3台1.1kw×3=3.3kw
净化机：
2台2kw×2=4kw
分离机：
2台1.5kw×2=3kw
奶泵：
2台2.2kw×4=8.8kw
均质机：
2台5kw×2=10kw
灌装设备：
2台2.05kw×2=4.1kw
输送带：
2台1.2kw×2=2.4kw
照明用电：
估算为5kw
总用电量为:
40.6kw
电路损耗为：
10%
则总耗电量为：
40.6×（1+10%）=44.66kw
12.车间平面布置图
车间布置设计的目的是对厂房的配置和设备的排列作出合理的安排，并决定车间的长度、宽度、高度和建筑结构的形式，以及生产车间与工段之间的相互关系。
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